JP3792245B1

JP3792245B1 - Linear drive

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Publication number: JP3792245B1
Application number: JP2005097464A
Authority: JP
Inventors: 和彦上田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: US20090079276A1; WO2006112150A1; KR20070116935A; JP2006280128A; CN101151785B; KR100887036B1; CN101151785A; US7649285B2

Abstract

【課題】ピストンの往復運動に支障が生じることが抑制されたリニア駆動装置を提供する。
【解決手段】カップ状スリーブ１４は、その主成分が樹脂であり、その先端に複数に分割された永久磁石１５がインサート成形されている。また、カップ状スリーブ１４は、その内周面に沿うように、永久磁石１５が設けられていない内周面に、樹脂を主成分とする補助リング５０が設けられている。補助リング５０は、永久磁石１５の内周面と同一の内周面、または、永久磁石１５の内周面よりも外側に位置する内周面を有し、カップ状スリーブ１４の樹脂成形のときに、カップ状スリーブ１４を構成する樹脂が内側に収縮することを防止する。したがって、永久磁石１５を支持する樹脂とシリンダ３とが接触することが防止される。
【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear drive device in which troubles in reciprocating motion of a piston are suppressed.
A cup-shaped sleeve is mainly composed of resin, and a permanent magnet 15 divided into a plurality of parts is insert-molded at the tip thereof. Further, the cup-shaped sleeve 14 is provided with an auxiliary ring 50 containing resin as a main component on the inner peripheral surface where the permanent magnet 15 is not provided, along the inner peripheral surface thereof. The auxiliary ring 50 has the same inner peripheral surface as the inner peripheral surface of the permanent magnet 15 or an inner peripheral surface located outside the inner peripheral surface of the permanent magnet 15. In addition, the resin constituting the cup-shaped sleeve 14 is prevented from shrinking inward. Therefore, it is possible to prevent the resin supporting the permanent magnet 15 from coming into contact with the cylinder 3.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、ピストンが往復運動するリニア駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a linear drive device in which a piston reciprocates.

従来から、リニアモータによって生成された磁界の変化に起因して往復運動するマグネット組品に連結されたピストンを有するリニア駆動装置がリニア圧縮機およびスターリング冷凍機等に用いられている。
特開２００４−２９７８５８号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, linear drive devices having a piston connected to a magnet assembly that reciprocates due to a change in a magnetic field generated by a linear motor have been used in linear compressors, Stirling refrigerators, and the like.
JP 2004-297858 A

上記のようなリニア駆動装置の製造工程においては、マグネット組品を構成する永久磁石とカップ状スリーブの樹脂とがインサート成型によって結合される。このインサート成型においては、永久磁石の収縮率と樹脂の収縮率とが異なる。つまり、インサート成型時に、永久磁石はほとんど収縮しないが、樹脂は大きく収縮する。そのため、永久磁石の内周面よりも永久磁石を支持するカップ状スリーブを構成する樹脂の内周面が内側に位置することになる。この場合、ピストンとともにマグネット組品が往復運動すると、内ヨークとカップ状スリーブを構成する樹脂の内周面とが接触することがある。その結果、ピストンの往復運動に支障が生じることがある。 In the manufacturing process of the linear drive device as described above, the permanent magnets constituting the magnet assembly and the resin of the cup-shaped sleeve are joined by insert molding. In this insert molding, the shrinkage rate of the permanent magnet and the shrinkage rate of the resin are different. That is, at the time of insert molding, the permanent magnet hardly contracts, but the resin contracts greatly. Therefore, the inner peripheral surface of the resin constituting the cup-shaped sleeve that supports the permanent magnet is located on the inner side than the inner peripheral surface of the permanent magnet. In this case, when the magnet assembly reciprocates together with the piston, the inner yoke and the inner peripheral surface of the resin constituting the cup-shaped sleeve may come into contact with each other. As a result, the reciprocating motion of the piston may be hindered.

また、マグネット組品の永久磁石が複数の磁石片を周方向に配列することによって構成される場合には、磁石片同士の間隔部に樹脂が流れ込み難ければ、その部分の樹脂に空洞が形成される。その結果、磁石片が樹脂から外れることによって、ピストンの往復運動に支障が生じることがある。 In addition, when the permanent magnet of the magnet assembly is configured by arranging a plurality of magnet pieces in the circumferential direction, if the resin does not easily flow into the space between the magnet pieces, a cavity is formed in that part of the resin. Is done. As a result, the magnet piece may be separated from the resin, thereby hindering the reciprocating motion of the piston.

また、ピストンの駆動時に永久磁石の内周面が内ヨークに接触した場合、ピストンの往復運動に支障をきたすことがある。これを防止するためにカップ状スリーブ全体を外周側に大きくすると、カップ状スリーブの外周面が他の部材に接触し、ピストンの往復運動に支障をきたす。また、そのカップ状スリーブが組み込まれたリニアモータの外径が大きくなってしまったり、内ヨークと外ヨークとの間の距離が拡大されてしまう結果、モータ性能が低下したりする。 Further, when the inner peripheral surface of the permanent magnet comes into contact with the inner yoke when the piston is driven, the reciprocating motion of the piston may be hindered. In order to prevent this, if the entire cup-shaped sleeve is enlarged toward the outer peripheral side, the outer peripheral surface of the cup-shaped sleeve comes into contact with other members, which hinders the reciprocating motion of the piston. In addition, the outer diameter of the linear motor incorporating the cup-shaped sleeve is increased, or the distance between the inner yoke and the outer yoke is increased, resulting in a decrease in motor performance.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの往復運動に支障が生じ難いコンパクトなリニア駆動装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a compact linear drive device that is unlikely to interfere with the reciprocating motion of a piston.

本発明の一の局面のリニア駆動装置は、シリンダと、シリンダ内を往復運動するピストンと、シリンダの外部に設けられ、ピストンを往復運動させるリニアモータとを備えている。また、リニア駆動装置は、ピストンと連結され、リニアモータの可動子として機能する、樹脂を主成分とするカップ状スリーブを備えている。さらに、リニア駆動装置は、カップ状スリーブの開放端側の内周面に一体成型されリニアモータが生成する磁界によって往復運動する永久磁石を備えている。また、カップ状スリーブ内周面の永久磁石が設けられていない部分には、永久磁石の内周面と同一径か、永久磁石の内周面より大きい径の内周面を有するリング状部材が設けられている。 A linear drive device according to one aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, and a linear motor that is provided outside the cylinder and reciprocates the piston. Further, the linear drive device includes a cup-shaped sleeve mainly composed of resin, which is connected to the piston and functions as a mover of the linear motor. Further, the linear drive device includes a permanent magnet that is integrally formed on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor. In addition, a ring-shaped member having an inner peripheral surface having the same diameter as the inner peripheral surface of the permanent magnet or a larger diameter than the inner peripheral surface of the permanent magnet is provided in a portion where the permanent magnet is not provided on the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve. Is provided.

上記の構成によれば、カップ状スリーブの樹脂成型のときに、リング状部材によって、カップ状スリーブ内周面の永久磁石が設けられていない部分が内側に収縮することが防止される。したがって、永久磁石の内周面よりも、内径の小さい円筒部を有するカップ状スリーブが製形されることが防止される。その結果、ピストンが往復運動するときに、円筒部の内周面が内ヨークの外周面等と接触することが防止される。つまり、ピストンの往復運動に支障が生じることが防止される。 According to the above configuration, when the cup-shaped sleeve is resin-molded, the ring-shaped member prevents the portion of the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve that is not provided with the permanent magnet from contracting inward. Therefore, it is possible to prevent the cup-shaped sleeve having a cylindrical portion having an inner diameter smaller than the inner peripheral surface of the permanent magnet from being formed. As a result, when the piston reciprocates, the inner peripheral surface of the cylindrical portion is prevented from coming into contact with the outer peripheral surface of the inner yoke. That is, it is possible to prevent the piston from reciprocating.

本発明の他の局面のリニア駆動装置は、シリンダと、シリンダ内を往復運動するピストンと、シリンダの外部に設けられ、ピストンを往復運動させるリニアモータとを備えている。また、リニア駆動装置は、ピストンと連結されリニアモータの可動子として機能する樹脂製のカップ状スリーブを備えている。さらに、リニア駆動装置は、カップ状スリーブの開放端側の内周面に一体成型されリニアモータが生成する磁界によって往復運動する永久磁石と備えている。また、永久磁石は複数の磁石片が周方向に配列されており、磁石片同士の間隔の外側が内側に対して大きくなっている。 A linear drive device according to another aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates within the cylinder, and a linear motor that is provided outside the cylinder and reciprocates the piston. The linear drive device includes a resin-made cup-shaped sleeve that is connected to the piston and functions as a mover of the linear motor. Further, the linear drive device includes a permanent magnet that is integrally formed on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor. The permanent magnet has a plurality of magnet pieces arranged in the circumferential direction, and the outer side of the interval between the magnet pieces is larger than the inner side.

上記の構成によれば、磁石片のインサート成型において磁石片同士の間隔部へ樹脂が流れ込み易くなる。その結果、カップ状スリーブの磁石片同士の間隔部に空洞ができることが防止される。その結果、磁石片が樹脂から外れることが防止される。したがって、ピストンの往復運動に支障が生じることが防止される。 According to said structure, resin becomes easy to flow into the space | interval part of magnet pieces in insert molding of a magnet piece. As a result, it is possible to prevent a cavity from being formed in the space between the magnet pieces of the cup-shaped sleeve. As a result, the magnet piece is prevented from coming off the resin. Accordingly, it is possible to prevent the piston from reciprocating.

本発明のさらに他の局面のリニア駆動装置は、シリンダと、シリンダ内を往復運動するピストンと、シリンダの外部に設けられ、ピストンを往復運動させるリニアモータとを備えている。また、リニア駆動装置は、ピストンと連結されリニアモータの可動子として機能する樹脂製のカップ状スリーブを備えている。また、リニア駆動装置は、カップ状スリーブの開放端側の内周面に一体成型され、リニアモータが生成する磁界によって往復運動する永久磁石を備えている。また、永久磁石の表面に摩擦係数が低くなるように表面処理が施されている。 A linear drive device according to still another aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates within the cylinder, and a linear motor that is provided outside the cylinder and reciprocates the piston. The linear drive device includes a resin-made cup-shaped sleeve that is connected to the piston and functions as a mover of the linear motor. In addition, the linear drive device includes a permanent magnet that is integrally formed on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor. In addition, the surface of the permanent magnet is subjected to a surface treatment so that the friction coefficient is lowered.

上記の構成によれば、マグネットを樹脂材料でインサート成型する際、永久磁石と樹脂との間に生じる摩擦力が小さくなるため、樹脂の流動性が良くなり、永久磁石の外周側に設けられる樹脂の厚さを小さくすることができる。ピストンの外周面と外ヨークとの接触のおそれを低減することができるため、ピストンの往復運動に支障が生じることが防止される。また、内ヨークと外ヨークとの間の距離を狭めることが可能となり、リニアモータ特性を向上させることができる。 According to the above configuration, when the magnet is insert-molded with a resin material, the frictional force generated between the permanent magnet and the resin is reduced, so the fluidity of the resin is improved and the resin provided on the outer peripheral side of the permanent magnet Can be reduced in thickness. Since the possibility of contact between the outer peripheral surface of the piston and the outer yoke can be reduced, it is possible to prevent the piston from reciprocating. Further, the distance between the inner yoke and the outer yoke can be reduced, and the linear motor characteristics can be improved.

本発明のまたさらに他の局面のリニア駆動装置は、シリンダと、シリンダ内を往復運動するピストンと、シリンダの外部に設けられ、ピストンを往復運動させるリニアモータとを備えている。また、リニア駆動装置は、ピストンと連結され、リニアモータの可動子として機能する樹脂製のカップ状スリーブを備えている。また、リニア駆動装置は、カップ状スリーブの開放端側の内周面に一体成型されリニアモータが生成する磁界によって往復運動する永久磁石を備えている。また、カップ状スリーブの内周面には、永久磁石の内周面を覆う樹脂製のリング状部材が設けられている。 A linear drive device according to still another aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates within the cylinder, and a linear motor that is provided outside the cylinder and reciprocates the piston. The linear drive device includes a resin cup-shaped sleeve that is connected to the piston and functions as a mover of the linear motor. In addition, the linear drive device includes a permanent magnet that is integrally formed on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor. Moreover, the resin-made ring-shaped member which covers the internal peripheral surface of a permanent magnet is provided in the internal peripheral surface of the cup-shaped sleeve.

上記の構成によれば、永久磁石の内周面がリング状部材によって覆われているため、永久磁石の内周面が損傷することが防止される。また、リング部材が軸方向に略同一肉厚であれば、リング状部材を押出し成型でき部品コストを低減できる。 According to said structure, since the internal peripheral surface of a permanent magnet is covered with the ring-shaped member, it is prevented that the internal peripheral surface of a permanent magnet is damaged. Further, if the ring member has substantially the same thickness in the axial direction, the ring-shaped member can be extruded and the part cost can be reduced.

本発明によれば、ピストンの往復運動に支障が生じ難いコンパクトなリニア駆動装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a compact linear drive device that does not easily hinder the reciprocating motion of the piston.

（実施の形態１）
以下、図１を参照しながら、本発明の実施の形態のリニア駆動装置の一例であるスターリング冷凍機を説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, a Stirling refrigerator that is an example of a linear drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は、実施の形態のスターリング冷凍機４０を示す断面図である。スターリング冷凍機４０においては、２つの部分で構成されている円筒形状のシリンダ３内に、円柱形のピストン１およびディスプレーサ２が嵌め込まれている。ピストン１とディスプレーサ２とは、圧縮空間９を介して設けられ、共通の駆動軸として軸Ｙを有している。 Drawing 1 is a sectional view showing Stirling refrigerator 40 of an embodiment. In the Stirling refrigerator 40, a cylindrical piston 1 and a displacer 2 are fitted in a cylindrical cylinder 3 composed of two parts. The piston 1 and the displacer 2 are provided via a compression space 9 and have an axis Y as a common drive shaft.

ディスプレーサ２の先端側に膨張空間１０が形成されている。圧縮空間９と膨張空間１０とはヘリウム等の作動媒体が流通する媒体流通路１１を介して連通している。媒体流通路１１内には、再生器１２が設けられている。再生器１２は、作動媒体の熱を蓄積するとともに、蓄積した熱を作動媒体に供給する。シリンダ３の略中間には鍔部（フランジ）３ａが設けられている。鍔部３ａにはドーム状の耐圧容器４が取り付けられることによって密閉されたバウンス空間（背面空間）８が形成されている。 An expansion space 10 is formed on the tip side of the displacer 2. The compression space 9 and the expansion space 10 communicate with each other via a medium flow passage 11 through which a working medium such as helium flows. A regenerator 12 is provided in the medium flow path 11. The regenerator 12 accumulates the heat of the working medium and supplies the accumulated heat to the working medium. A flange (flange) 3 a is provided in the middle of the cylinder 3. A bounce space (back space) 8 is formed in the flange portion 3a by being sealed with a dome-shaped pressure vessel 4 attached thereto.

ピストン１は後端側で支持バネ５と一体化されている。ディスプレーサ２はピストン１の中心孔１ａを貫通するロッド２ａを介して支持バネ６と一体化されている。支持バネ５と支持バネ６とはボルトおよびナット２２により連結されている。後述するように、ピストン１が往復運動すると、ディスプレーサ２は、ピストン１とディスプレーサ２との間に生じる作動流体の圧力変動によって、ピストン１に対して所定の位相差を有する状態で往復運動を行なう。 The piston 1 is integrated with the support spring 5 on the rear end side. The displacer 2 is integrated with the support spring 6 through a rod 2 a that passes through the center hole 1 a of the piston 1. The support spring 5 and the support spring 6 are connected by a bolt and a nut 22. As will be described later, when the piston 1 reciprocates, the displacer 2 reciprocates in a state having a predetermined phase difference with respect to the piston 1 due to pressure fluctuations of the working fluid generated between the piston 1 and the displacer 2. .

バウンス空間８内のシリンダ３の外側には内側ヨーク１８が嵌め込まれている。内側ヨーク１８は隙間１９を介して外側ヨーク１７に対向している。外側ヨーク１７の内側には駆動用コイル１６が嵌め込まれている。隙間１９には環状の永久磁石１５が移動可能に設けられている。永久磁石１５はカップ状スリーブ１４を介してピストン１と一体化されている。内側ヨーク１８、外側ヨーク１７、および駆動用コイル１６、永久磁石１５によって、ピストン１を軸Ｙに沿って移動させるリニアモータ１３（Ｍ）が構成されている。 An inner yoke 18 is fitted on the outer side of the cylinder 3 in the bounce space 8. The inner yoke 18 faces the outer yoke 17 through a gap 19. A driving coil 16 is fitted inside the outer yoke 17. An annular permanent magnet 15 is movably provided in the gap 19. The permanent magnet 15 is integrated with the piston 1 through a cup-shaped sleeve 14. The inner yoke 18, the outer yoke 17, the drive coil 16, and the permanent magnet 15 constitute a linear motor 13 (M) that moves the piston 1 along the axis Y.

駆動用コイル１６には、リード線２０および２１が接続されている。リード線２０および２１は、耐圧容器４の壁面を貫通し、交流電力生成装置のインバータ回路１００に接続されている。マイクロコンピュータ１０００がインバータ回路１００を制御することによってリニアモータ１３（Ｍ）に駆動電力が供給される。 Lead wires 20 and 21 are connected to the driving coil 16. Lead wires 20 and 21 penetrate the wall surface of pressure vessel 4 and are connected to inverter circuit 100 of the AC power generation device. Driving power is supplied to the linear motor 13 (M) by the microcomputer 1000 controlling the inverter circuit 100.

上記構成のスターリング冷凍機４０は、リニアモータ１３（Ｍ）によってピストン１が往復運動すると、ピストン１に対して所定の位相差を有する状態でディスプレーサ２が往復運動する。これにより、圧縮空間９と膨張空間１０との間を作動媒体が移動する。その結果、逆スターリングサイクルが形成される。 In the Stirling refrigerator 40 having the above configuration, when the piston 1 reciprocates by the linear motor 13 (M), the displacer 2 reciprocates with a predetermined phase difference with respect to the piston 1. As a result, the working medium moves between the compression space 9 and the expansion space 10. As a result, a reverse Stirling cycle is formed.

上述の本実施の形態のスターリング冷凍機４０は、交流電力生成装置のインバータ回路１００によって所定の交流波形の駆動電圧がリニアモータ１３（Ｍ）に印加されると、ピストン１がその所定の交流波形の駆動電圧に対応した周期およびストロークで往復運動を行なう。したがって、リニアモータ１３に印加される駆動電圧を制御することにより、ピストン１の往復運動の周期およびストロークを制御することが可能である。 In the Stirling refrigerator 40 of the above-described embodiment, when a drive voltage having a predetermined AC waveform is applied to the linear motor 13 (M) by the inverter circuit 100 of the AC power generation device, the piston 1 has the predetermined AC waveform. The reciprocating motion is performed at a cycle and stroke corresponding to the driving voltage. Therefore, it is possible to control the cycle and stroke of the reciprocating motion of the piston 1 by controlling the drive voltage applied to the linear motor 13.

次に、上記本実施の形態のフリーピストン型スターリング冷凍機の動作原理をより詳細に説明する。 Next, the operation principle of the free piston type Stirling refrigerator of the present embodiment will be described in more detail.

ピストン１は、リニアモータ１３により駆動される。ピストン１は、支持バネ５に弾性的に支持されている。そのため、ピストン１は、その位置と時間との関係が正弦波を描くように運動する。 The piston 1 is driven by a linear motor 13. The piston 1 is elastically supported by the support spring 5. Therefore, the piston 1 moves so that the relationship between its position and time draws a sine wave.

また、ピストン１の動きにより、圧縮空間９内の作動ガスは、その圧力と時間との関係が正弦波を描くように運動する。圧縮空間９内で圧縮された作動ガスは、まず、放熱用熱交換部としての圧縮空間９から熱を放出する。次に、圧縮された作動ガスは、ディスプレーサ２の周囲に設けられた再生器１２で冷却される。その後、圧縮された作動ガスは、再生器１２から吸熱用熱交換部としての膨張空間１０へ流入する。 Further, due to the movement of the piston 1, the working gas in the compression space 9 moves so that the relationship between the pressure and time draws a sine wave. The working gas compressed in the compression space 9 first releases heat from the compression space 9 as a heat exchange part for heat dissipation. Next, the compressed working gas is cooled by a regenerator 12 provided around the displacer 2. Thereafter, the compressed working gas flows from the regenerator 12 into the expansion space 10 as a heat exchange part for heat absorption.

膨張空間１０の作動ガスは、ピストン１の動きにより膨張する。膨張した作動ガスは、その温度が低下する。膨張空間１０内の作動ガスは、その圧力と時間との関係が正弦波を描くように運動する。膨張空間１０内の作動ガスの圧力と時間との関係を示す正弦波は、圧縮空間９内の作動ガスの圧力と時間との関係を示す正弦波に対して、所定の位相差を有する波形であるが、同じ周期で変化する波形である。すなわちディスプレーサ２はピストン１に対して所定の位相差を有する状態で往復運動する。 The working gas in the expansion space 10 is expanded by the movement of the piston 1. The temperature of the expanded working gas decreases. The working gas in the expansion space 10 moves so that the relationship between the pressure and time draws a sine wave. The sine wave indicating the relationship between the pressure of the working gas in the expansion space 10 and time is a waveform having a predetermined phase difference with respect to the sine wave indicating the relationship between the pressure of the working gas in the compression space 9 and time. There is a waveform that changes with the same period. That is, the displacer 2 reciprocates with a predetermined phase difference with respect to the piston 1.

マイクロコンピュータ１０００からインバータ回路１００へ出力されるＰＷＭ制御信号は、デジタル信号すなわちパルス波形である。このパルス波形は、インバータ回路１００においてアナログ信号すなわち交流波形に変換される。この交流波形の周波数が、スターリング冷凍機４０のピストン１の周波数になる。 The PWM control signal output from the microcomputer 1000 to the inverter circuit 100 is a digital signal, that is, a pulse waveform. This pulse waveform is converted into an analog signal, that is, an AC waveform in the inverter circuit 100. The frequency of this AC waveform is the frequency of the piston 1 of the Stirling refrigerator 40.

なお、デジタル信号をアナログ信号に変換するときには、上述したようにＰＷＭが用いられる。つまり、マイクロコンピュータ１０００から順次出力される複数のパルスは、その幅が、小さいものから大きなものへと除々に変化し、ピークの幅になった後、除々に小さなものへ戻っていくように構成されている。それにより、交流波形が生成される。 Note that when converting a digital signal to an analog signal, PWM is used as described above. In other words, the plurality of pulses sequentially output from the microcomputer 1000 gradually change in width from a small one to a large one, and after reaching the peak width, gradually return to a small one. Has been. Thereby, an AC waveform is generated.

本実施の形態のリニア駆動装置においては、図２および図３に示すように、永久磁石１５と、永久磁石１５を支持するカップ状スリーブ１４と、永久磁石１５に隣接して設けられ、永久磁石１５の内周面と同一の内周面を有する補助リング５０とが一体成型されている。ただし、補助リング５０の内周面は永久磁石１５の内周面よりも外側に位置していてもよい。補助リング５０は、カップ状スリーブ１４の内周面に沿って設けられた円筒状の樹脂成型部材である。補助リング５０は、必ずしも樹脂製である必要は無く、軽量であれば金属製でも良く、カップ状スリーブ１４を成型する樹脂の収縮によって永久磁石１５の内径よりも小さくならないものであれば材質を問わない。 In the linear drive device of the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the permanent magnet 15, the cup-shaped sleeve 14 that supports the permanent magnet 15, and the permanent magnet 15 are provided adjacent to the permanent magnet. The auxiliary ring 50 having the same inner peripheral surface as the 15 inner peripheral surfaces is integrally formed. However, the inner peripheral surface of the auxiliary ring 50 may be located outside the inner peripheral surface of the permanent magnet 15. The auxiliary ring 50 is a cylindrical resin molded member provided along the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve 14. The auxiliary ring 50 does not necessarily need to be made of resin, and may be made of metal as long as it is lightweight. Any material can be used as long as it does not become smaller than the inner diameter of the permanent magnet 15 due to shrinkage of the resin forming the cup-shaped sleeve 14. Absent.

また、カップ状スリーブ１４の開放端側においては、永久磁石１５が、複数に分割された状態で設置され、樹脂にインサート成型されている。したがって、永久磁石１５を構成する複数の磁石片同士の間には、カップ状スリーブ１４の開放端部を構成する樹脂が充填されている。また、複数の磁石片の外周面の全体を覆うようにカップ状スリーブ１４の開放端部の樹脂部分が円筒状に形成されている。なお、前述の複数の磁石片のそれぞれの表面には、ニッケルめっき、または、アルミコーティングなどの成型樹脂との摩擦係数を小さくするための処理が施されている。したがって、永久磁石１５と成型時に流動する樹脂との間の摩擦力が小さくなるため、永久磁石１５の外側の樹脂の厚さ(肉厚)が薄くても十分に樹脂を流動させることができ空洞の無い成型が可能となる。そのため、永久磁石１５が移動する隙間１９が同じであればカップ状スリーブ１４の外周面と他の部品（外側ヨーク１７）との接触のおそれを低減することができる。その結果、ピストン１の往復運動に支障が生じることが防止される。また、内・外ヨーク間距離（隙間１９）を狭めることができ、リニアモータの特性向上が図れる。 On the open end side of the cup-shaped sleeve 14, the permanent magnet 15 is installed in a state of being divided into a plurality of parts, and is insert-molded into resin. Therefore, the resin constituting the open end portion of the cup-shaped sleeve 14 is filled between the plurality of magnet pieces constituting the permanent magnet 15. Moreover, the resin part of the open end part of the cup-shaped sleeve 14 is formed in the cylindrical shape so that the whole outer peripheral surface of a several magnet piece may be covered. Note that the surface of each of the plurality of magnet pieces is subjected to a treatment for reducing the coefficient of friction with a molding resin such as nickel plating or aluminum coating. Accordingly, since the frictional force between the permanent magnet 15 and the resin flowing at the time of molding becomes small, the resin can be sufficiently flowed even if the thickness (wall thickness) of the resin outside the permanent magnet 15 is thin. It becomes possible to mold without any. Therefore, if the gap 19 in which the permanent magnet 15 moves is the same, the risk of contact between the outer peripheral surface of the cup-shaped sleeve 14 and other components (outer yoke 17) can be reduced. As a result, it is possible to prevent the piston 1 from reciprocating. Further, the distance between the inner and outer yokes (gap 19) can be reduced, and the characteristics of the linear motor can be improved.

但し、図４に示すように、本実施の形態のカップ状スリーブ１４の開放端部は、永久磁石１５を構成する磁石片同士の間において、樹脂が外周方向に突出している突出部１４ａを有していてもよい。このような形状に対応した金型が用いられれば、磁石片同士の間に樹脂が流れ込み易くなる。したがって、カップ状スリーブ１４の樹脂成型に不良（空洞）が生じることが防止される。その結果、磁石片がピストン１の駆動中に樹脂から外れ、ピストン１の往復運動に支障が生じることが防止される。 However, as shown in FIG. 4, the open end portion of the cup-shaped sleeve 14 of the present embodiment has a protruding portion 14 a in which the resin protrudes in the outer circumferential direction between the magnet pieces constituting the permanent magnet 15. You may do it. If a mold corresponding to such a shape is used, the resin can easily flow between the magnet pieces. Therefore, it is possible to prevent a defect (cavity) from occurring in the resin molding of the cup-shaped sleeve 14. As a result, the magnet piece is prevented from coming off from the resin during the driving of the piston 1 and hindering the reciprocating motion of the piston 1.

また、永久磁石１５同士の間に樹脂が流れ込み易くするためには、図５に示すように、複数の永久磁石１５のそれぞれの外側の角部１５ａが面取りされていることが望ましい。そうすることで、隣接する永久磁石１５同士の間隔部の外周側の間隔が内周側の間隔に比較して大きくなり、樹脂が外周側から内周側に向かって流れ込み易くなる。また、図４および図５に示すような構造が採用されれば、カップ状スリーブ１４の機械的強度を向上させることができる。 Further, in order to facilitate the resin to flow between the permanent magnets 15, it is desirable that the outer corners 15 a of the plurality of permanent magnets 15 are chamfered as shown in FIG. 5. By doing so, the space | interval of the outer peripheral side of the space | interval part of adjacent permanent magnets 15 becomes large compared with the space | interval of an inner peripheral side, and resin becomes easy to flow in toward an inner peripheral side from an outer peripheral side. If the structure shown in FIGS. 4 and 5 is employed, the mechanical strength of the cup-shaped sleeve 14 can be improved.

さらに、補助リング５０の構造は、図６および図７に示すように、複数の永久磁石１５の内周面の全体を覆う構造であってもよい。図６には、カップ状スリーブ１４の内周面と永久磁石１５との段差を解消するように、円筒状の補助リング５２が一体成型された構造が示されている。また、図７には、シリンダ３の駆動方向に沿って肉厚がほぼ一定の補助リング５１が一体成型された構造が示されている。図６および図７に示すような補助リング５１または５２であれば、永久磁石１５の内周面が補助リング５１または５２によって覆われているため、永久磁石１５の内周面が損傷することが防止される。また、補助リング５１のように、肉厚が一定の円筒状部材であれば、押出し成型によって製造することができ、型および部品に要する費用を低減することができる。 Furthermore, the structure of the auxiliary ring 50 may be a structure that covers the entire inner peripheral surface of the plurality of permanent magnets 15 as shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a structure in which a cylindrical auxiliary ring 52 is integrally molded so as to eliminate the step between the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve 14 and the permanent magnet 15. Further, FIG. 7 shows a structure in which an auxiliary ring 51 having a substantially constant thickness is integrally formed along the driving direction of the cylinder 3. In the case of the auxiliary ring 51 or 52 as shown in FIGS. 6 and 7, the inner peripheral surface of the permanent magnet 15 is covered with the auxiliary ring 51 or 52, so that the inner peripheral surface of the permanent magnet 15 may be damaged. Is prevented. Moreover, if it is a cylindrical member with constant thickness like the auxiliary | assistant ring 51, it can manufacture by extrusion molding and can reduce the expense which a type | mold and components require.

また、本実施の形態のカップ状スリーブ１４の先端部には、図８および図９に示すように、永久磁石１５を樹脂内にインサート成型するときに永久磁石１５を位置決めしておくために金型に設けられたリブ形状に対応するスリット１４０が形成されている。このように、永久磁石１５を位置決めするためのリブを成型金型に設けておけば、永久磁石１５の位置決めが容易になる。 Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the tip of the cup-shaped sleeve 14 of the present embodiment has a gold plate for positioning the permanent magnet 15 when insert-molding the permanent magnet 15 into the resin. A slit 140 corresponding to the rib shape provided in the mold is formed. Thus, if the rib for positioning the permanent magnet 15 is provided in the molding die, the positioning of the permanent magnet 15 becomes easy.

また、図１０〜図１２に示すように、本実施の形態のカップ状スリーブ１４とピストン１とは、雄ねじ１４２によって結合される。雄ねじ１４２は、カップ状スリーブ１４の底面にインサート成形されたスリーブ状メタル１４１を貫通し、ピストン１に設けられた雌ネジに螺合される。この構造によれば、雄ねじ１４２とメタル１４１との間の結合が強固であるため、往復運動および経年劣化によってピストン１とカップ状スリーブ１４との位置ずれが生じることが抑制される。 Also, as shown in FIGS. 10 to 12, the cup-shaped sleeve 14 and the piston 1 of the present embodiment are coupled by a male screw 142. The male screw 142 passes through a sleeve-like metal 141 that is insert-molded on the bottom surface of the cup-like sleeve 14, and is screwed into a female screw provided on the piston 1. According to this structure, since the coupling between the male screw 142 and the metal 141 is strong, the displacement of the piston 1 and the cup-shaped sleeve 14 due to reciprocating motion and aging deterioration is suppressed.

（実施の形態２）
次に、図１３を用いて、本発明の実施の形態のリニア駆動装置の他の一例のリニア圧縮機を説明する。 (Embodiment 2)
Next, a linear compressor as another example of the linear drive device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１３に示すように、リニア圧縮機５４０は、ケーシング５４１内に設置されたシリンダ５４２と、該シリンダ５４２内で往復動するピストン５４３と、シリンダ５４２の外周部に設置されピストン５４３を駆動するリニアモータ５０１と、ピストン５４３を付勢するピストンスプリング（板バネ）５４６と、シリンダを支持する支持機構部とを備える。 As shown in FIG. 13, the linear compressor 540 includes a cylinder 542 installed in a casing 541, a piston 543 that reciprocates in the cylinder 542, and a linear that is installed on the outer periphery of the cylinder 542 and drives the piston 543. A motor 501, a piston spring (plate spring) 546 that biases the piston 543, and a support mechanism unit that supports the cylinder are provided.

リニアモータ５０１は、シリンダ５４２の外周部に設置されたインナーヨーク５３０と、該インナーヨーク５３０の外側に配置されるアウターヨーク５０４と、インナーヨーク５３０とアウターヨーク５０４との間に配置されたコイル５０８およびカップ状スリーブ５３２と、アウターヨーク５０４を挟持する第１および第２クランプリング５０２および５０３と、第１および第２クランプリング５０２および５０３との間を所定間隔で連結するスペーサ（図示せず）と、ピストンスプリング５４６を支持する支持部５１６とを有する。 The linear motor 501 includes an inner yoke 530 disposed on the outer periphery of the cylinder 542, an outer yoke 504 disposed outside the inner yoke 530, and a coil 508 disposed between the inner yoke 530 and the outer yoke 504. And a spacer (not shown) for connecting the cup-shaped sleeve 532, the first and second clamp rings 502 and 503 holding the outer yoke 504, and the first and second clamp rings 502 and 503 at a predetermined interval. And a support portion 516 that supports the piston spring 546.

インナーヨーク５３０は、シリンダ５４２の外周を取り囲むように設けられ、該インナーヨーク５３０を取り囲むように円筒状のカップ状スリーブ５３２が配置されている。カップ状スリーブ５３２は、ピストン５４３と接続され、先端に永久磁石５３１を構成する複数の磁石片を有する。複数の磁石片のそれぞれはインナーヨーク５３０とアウターヨーク５０４との間に配置されている。また、カップ状スリーブ５３２の永久磁石５３１が設けられていない内周面には円筒状の補助リング５００が設けられている。補助リング５００は、実施の形態１の補助リング５０と同様の構造である。 The inner yoke 530 is provided so as to surround the outer periphery of the cylinder 542, and a cylindrical cup-shaped sleeve 532 is disposed so as to surround the inner yoke 530. The cup-shaped sleeve 532 is connected to the piston 543 and has a plurality of magnet pieces constituting the permanent magnet 531 at the tip. Each of the plurality of magnet pieces is disposed between the inner yoke 530 and the outer yoke 504. A cylindrical auxiliary ring 500 is provided on the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve 532 where the permanent magnet 531 is not provided. The auxiliary ring 500 has the same structure as the auxiliary ring 50 of the first embodiment.

第１クランプリング５０２は、ピストンスプリング５４６を支持する支持部５１６を有する。該支持部５１６に取付けられた支持部材を介してピストンスプリング５４６が支持部５１６と接続される。 The first clamp ring 502 has a support portion 516 that supports the piston spring 546. A piston spring 546 is connected to the support portion 516 via a support member attached to the support portion 516.

また、リニア圧縮機５４０においては、シリンダ５４２、ピストン５４３、および対向面（５４７）によって圧縮空間５４４が構成されている。シリンダ５４２は、ケーシング５４１内で支持機構部により支持されるが、該支持機構部は、図１３の例では、ケーシング５４１の内部に固定される支持板５４９と、該支持板５４９上に搭載されシリンダ５４２を支持するコイルスプリング５４８とで構成される。 Further, in the linear compressor 540, a compression space 544 is configured by the cylinder 542, the piston 543, and the facing surface (547). The cylinder 542 is supported by a support mechanism unit in the casing 541. The support mechanism unit is mounted on the support plate 549 fixed to the inside of the casing 541 and the support plate 549 in the example of FIG. And a coil spring 548 that supports the cylinder 542.

また、シリンダ５４２の一端側にプレート５４７を介してヘッドカバー５４５を固定する。圧縮空間５４４内では、該ヘッドカバー５４５とピストン５４３の頭部とによって冷媒が圧縮される。 Further, the head cover 545 is fixed to one end side of the cylinder 542 via the plate 547. In the compression space 544, the refrigerant is compressed by the head cover 545 and the head of the piston 543.

次に、上記の構造のリニア圧縮機の動作について説明する。まず、コイル５０８に通電すると、カップ状スリーブ５３２の永久磁石５３１との間に推力が発生し、この推力によりカップ状スリーブ５３２がシリンダ５４２の軸方向に沿って移動する。このときカップ状スリーブ５３２はピストン５４３と接続されているので、カップ状スリーブ５３２とともにピストン５４３も、シリンダ５４２の軸方向に移動する。 Next, the operation of the linear compressor having the above structure will be described. First, when the coil 508 is energized, a thrust is generated between the cup-shaped sleeve 532 and the permanent magnet 531, and the thrust moves the cup-shaped sleeve 532 along the axial direction of the cylinder 542. Since the cup-shaped sleeve 532 is connected to the piston 543 at this time, the piston 543 moves in the axial direction of the cylinder 542 together with the cup-shaped sleeve 532.

冷媒は、図示しない吸入管からケーシング５４１内に導入され、ヘッドカバー５４５およびプレート５４７内の通路を通過して圧縮空間５４４内に入る。この圧縮空間５４４内で、冷媒はピストン５４３により圧縮され、その後、図示しない吐出管を通って外部に吐出される。 The refrigerant is introduced into the casing 541 from a suction pipe (not shown), passes through the passages in the head cover 545 and the plate 547, and enters the compression space 544. In the compression space 544, the refrigerant is compressed by the piston 543 and then discharged to the outside through a discharge pipe (not shown).

本実施の形態のカップ状スリーブ５３２および永久磁石５３１等は、図２〜図１２を用いて説明した実施の形態１のカップ状スリーブ１４および永久磁石１５等と同様の構造である。したがって、本実施の形態のリニア圧縮機のリニア駆動装置においても、実施の形態１のリニア駆動装置によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。 The cup-shaped sleeve 532, the permanent magnet 531 and the like of the present embodiment have the same structure as the cup-shaped sleeve 14 and the permanent magnet 15 of the first embodiment described with reference to FIGS. Therefore, also in the linear drive device of the linear compressor of the present embodiment, the same effect as that obtained by the linear drive device of the first embodiment can be obtained.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

実施の形態１のスターリング冷凍機の構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the Stirling refrigerator of the first embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cup-shaped sleeve of embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの横面図である。It is a side view of the cup-shaped sleeve of an embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの他の例の横部分断面図である。It is a horizontal fragmentary sectional view of the other example of the cup-shaped sleeve of embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブのさらに他の例の横部分断面図である。It is a horizontal partial sectional view of the other example of the cup-shaped sleeve of an embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの他の例の横断面図である。It is a cross-sectional view of another example of the cup-shaped sleeve of the embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブのさらに他の例の横断面図である。It is a cross-sectional view of still another example of the cup-shaped sleeve of the embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブのスリットを説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the slit of the cup-shaped sleeve of embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの位置決めスリットを説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the positioning slit of the cup-shaped sleeve of embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブの下面図である。It is a bottom view of the cup-shaped sleeve of an embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブとピストンとの取付け方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attachment method of the cup-shaped sleeve and piston of embodiment. 実施の形態のカップ状スリーブとピストンとが取付けられた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state to which the cup-shaped sleeve and piston of embodiment were attached. 実施の形態２のリニア圧縮機の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a linear compressor according to a second embodiment.

Explanation of symbols

１ピストン、３シリンダ、１４カップ状スリーブ、１５永久磁石、５０，５１，５２補助リング。 1 piston, 3 cylinder, 14 cup-shaped sleeve, 15 permanent magnet, 50, 51, 52 auxiliary ring.

Claims

A cylinder,
A piston that reciprocates in the cylinder;
A linear motor provided outside the cylinder for reciprocating the piston;
A resin-made cup-shaped sleeve connected to the piston and functioning as a mover of the linear motor;
A permanent magnet that is integrally molded on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor;
A ring shape having an inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve having the same diameter as the inner peripheral surface of the permanent magnet or an inner peripheral surface larger than the inner peripheral surface of the permanent magnet, on the inner peripheral surface where the permanent magnet is not provided. A linear drive unit in which members are integrally molded.

A cylinder,
A piston that reciprocates in the cylinder;
A linear motor provided outside the cylinder for reciprocating the piston;
A resin-made cup-shaped sleeve connected to the piston and functioning as a mover of the linear motor;
A permanent magnet that is integrally molded on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor;
The permanent magnet has a plurality of magnet pieces arranged in a circumferential direction.
The linear drive device in which the outside of the interval between the plurality of magnet pieces is larger than the inside.

A cylinder,
A piston that reciprocates in the cylinder;
A linear motor provided outside the cylinder for reciprocating the piston;
A resin-made cup-shaped sleeve connected to the piston and functioning as a mover of the linear motor;
A permanent magnet provided along the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve, and reciprocatingly moved by a magnetic field generated by the linear motor;
A linear drive device in which a surface treatment is applied to a surface of the permanent magnet so as to reduce a friction coefficient.

A cylinder,
A piston that reciprocates in the cylinder;
A linear motor provided outside the cylinder for reciprocating the piston;
A resin-made cup-shaped sleeve connected to the piston and functioning as a mover of the linear motor;
A permanent magnet that is integrally molded on the inner peripheral surface on the open end side of the cup-shaped sleeve and reciprocates by a magnetic field generated by the linear motor;
A linear drive device in which a ring-shaped member that includes resin as a main component and covers the inner peripheral surface of the permanent magnet is provided on the inner peripheral surface of the cup-shaped sleeve.

The linear drive device according to claim 4, wherein the ring members have substantially the same thickness in the axial direction.